中南大学钢筋混凝土铁路简支梁课程设计书-最新年文档

1、钢筋混凝土铁路简支梁设计第一部分课程设计任务书设计资料1、结构型式及基本尺寸 采用分片形式T形截面。梁梗中心距道碴槽宽每片梁顶 宽计算跨度梁全长梁高跨中腹板厚180cm390cm192cm16.00m16.50m1.90m30cm2、桥上线路与人行道桥上线路为平坡、直线、单线铁路，道碴桥面；设双侧带栏杆的人行道3、材料混凝土： 250号钢筋：T20MnSi及A3o板内：受力钢筋© 10;分布钢筋© &梁内：纵向受 力钢筋© 20;箍筋及纵向水平钢筋© 8;架立筋© 14。4、荷载活载：列车活载：中一活载；人行道活载：距梁中心2.45米以

2、内10kPa；距梁中心2.45米以外4kPa；恒载：人行道板重1.75kPa;栏杆及托架重（集中作用于栏杆中心）0.76kN/m （顺桥）；道碴及线路设备重10kPa； 道碴槽板及梁体自重，按容重25 kN/卅计算。板自重可近似按平均厚度计算。5、规范铁路桥涵设计规范TB2019铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范TB10002.3-2019梁体横截面图（单位：cm）二. 设计计算内容第一部分道碴薄板的设计和计算一.荷载计算与组合1恒载（1）板的自重q （按平均厚度hf ）As = 7 10 二 70(cm2)(按矩形估算)板平均高度 hf =3062.518.904(cm)L 63

3、+27 +27 +45(2) 道碴及线路设备重：q2 =10 1=10(KN/m)(3) 外挡碴墙重Q!Q,作用点：二 x =99.5mm 取为 99mm。(4) 人行道板重：q3 =1.75 1 =1.75(kN/m)(5) 栏杆及托架重：Q2 =0.76kN综上可得恒载的计算图示如下：Q1 = 1.465kN</mq1+q2=(4.725+10)kN/m11 r.III:"I川” T ,TTjIjJ liE1ABCFu厂-:DL道碴槽板恒载受力示意图尺寸单位：cm(控制截面为图中红线所示的 A B C D E五个截面) 恒载引起的内力计算：在顺跨度方向取1米宽的板带进行计算

4、。E截面：A截面：B截面：C截面：D截面：2.活载其中=2.0(1)列车活载 道碴槽板的列车活载按特种活载。计算活载冲击系数外悬臂板长6L外二 9 0c 二m 0 . m ( 1外)=12 . 0()1.383 00 . 9内悬臂板长72cm = 0.72m(1)内二 12.0 (6) = 1.39130 + 0.72(2)人行道静活载距梁中心2.45m以内：q3 =10kPa;距梁中心2.45m以外：q3 = 4kPa.活载内力组合(分工况讨论)：活载组合：有车- 道荷载分布图如下：-列车活载+2.45m以外的人仃道活载，即Qp Q3，板与人仃活载组合：无车-全部的人行道活载，即Qj q3，

5、板与人行道荷载分布图如下: 结合前面部分的恒载计算有：板与人行道荷载分布表Q1 (KN/m)Q2 (KN/m)Q3 /(kPa)qs" (kPa)Q3 (kPa)Qp (kPa)Q(kN)Q(kN)4.725101041.7592.21.4650.76板自重道碴及 线路设 备重2.45m 以内2.45m 以外人行道 步板重列车活 载挡碴墙 重栏杆及 托架重活载引起的内力计算：在顺跨度方向取1米宽的板带进行计算E截面：A截面：B截面：C截面：D截面：综合以上计算，弯矩和剪力如下表控制力M=f载M+ max 活载M活载M 控制力Q=S载Q+ max 活载Q,活载Q弯矩表如下截面EABCD

6、恒载弯矩(kN m)1.8197.16711.3104.0371.631活载弯矩(kN m)1.7476.03916.22725.92810.620活载弯矩(kN m)2.9977.5589.51300控制力M(kNm)4.81614.72527.53729.96512.251剪力表如下截面EABCD恒载剪力(kN)2.61513.35717.33310.9036.927活载剪力(kN)2.2425.28850.17969.14344.299活载剪力(kN)7.247.247.2400控制力Q(kN)9.85538.64567.51280.04651.226板的净保护层厚度取为34cm板的受力

7、钢筋采用HRB33512,查铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范TB10002.3-2019,得j =180MPa2M:(1 - ： /3) Lb 1混凝土标号为 250,查 TB10002.3-2019 得匚b =8.5MPa，n -15截面EABCDM (KN/m )4.81614.72527.53729.96512.251h0 = J0.5588M (cm)5.77110.09113.814.3959.204h0 + a (cm )9.77114.09117.818.39513.204h实(cm )1215242415bh。2 二取 b = 1m = 100cm由上表可以看出h算

8、 =hch实都每一个控制截面均成立，因此板厚检算合格.配筋并检算最小配筋率(查规范有in =0.15% )截面EABCDZcm)7.049.6817.617.69.68AMA需飞】z s厶3.88.458.699.467.03配筋（间距cm）5二 1211109工1211109上121110 12118上121110断筋数10断510断110断1不断筋10断22As( cm )5.149.2529.25210.288.2240.84%0.46%0.51 %0.75%0.64%卩imin0.15%0.15%0.15%0.15%0.15%取C截面为控制截面，其所需要的面积为 Asc二9.84（cm

9、2）查规范有C截面的配筋应取 M211.0cm ,以C截面处配筋为基准（因为同一板内的钢筋距离不能取很多不同的数值, 来避免材料的浪费。）对于 E截面，3.8100% =37.0%10.288 45对于A截面，三45 100% =82.2%10.28对于 B截面，869 100% =84.5%10.28对于C截面不用断筋；对于D截面，加3 100% =68.4%10.28故只能取距离最小的，然后通过断筋所以10断5；所以10断1；所以10断1；所以10断2.四.混凝土压应力、钢筋拉应力检算查规范 TB10002.3 2019 有 n=15E截面：A截面：B截面：C截面：D截面：经检算，各控制截

10、面的混凝土压应力与主拉应力、钢筋的拉应力等均小于其 规定的容许应力，故检算合格。计算列表如下：截面M(N m)Q(N)尸As/bh 0n卩ax= ah°(cm)CTc(MPa)Ts(MPa)tp(MPa)E481698550.006430.09640.3532.8254.83132.750.14009350.140.4084.4836.91150.690.41B27537675120.005140.07710.3236.464.78150.100.38C29965800460.005140.07710.3236.465.20163.330.45D122515

11、12260.008410.12620.3924.315.95138.460.54五.检算裂缝宽度查规范 TB10002.3 2019 有：Wf= 0.200mm钢筋混凝土 T形受弯构件截面受拉边缘的裂缝宽度计算公式： 其中：& 钢筋表面形状影响系数。对于螺纹钢筋K, =0.8 ；Mi 活载引起的弯矩；M2 恒载作用引起的弯矩。M 全部计算荷载作用引起的总弯矩 系数，对光面钢筋取0.5，对带肋钢筋取0.3 （该处取0.3 ）。r-中性轴至受拉边缘的距离与中性轴至受拉钢筋重心的距离之比，对梁和板，r可分别采用1.1和1.2 ；d为受拉钢筋的直径-S 受拉钢筋重心处钢筋应力Es 钢筋的弹性模

12、量，取 Es=200 103MPa'受拉钢筋有的效配筋率，y”1，其中:、“2、“3 -单根、两根一束、三根一束的受拉钢筋根数；1、2、3-考虑成束钢筋的系数，对单根钢筋1=1.0，两根一束-2=0.85，三根一束 13=0.70板中均为单根钢筋，=skAhl 2aba受拉钢筋重心至混凝土边缘的距离E截面国f玉（80 + 8 十0=0&1.38汇 1公 132.753 （80+0.199mmc coEs 圧200"03J0.006425A截面Kg 三（80 8。.鋼丸盅 1.397 1.2 毕（80 8 V） "186mm ffEs,匕200 1 03 &#

13、39;0.01285- fB截面s8+0.4d150.108+0.4汉12- n，f =KiK2r (80)=0.8 1.382 1.23 (80)= 0.183mm ：，fEs200 103 '.0.01285-C截面f 二 Kgi三(80 8 %)=0.8 1.3269 1.2 163.333(80 8 0.4 12) = 0.191mm ： f EsJ200 100.01285-D截面八 Ucc 8+0.4d、 cc 138.46 “c 8 + 0.402、cof =K1K2r (8) = 0.8x1.3266汉1.2 汉(80+ )=0.199mmw ® fEs黒20

14、0 汇 1070.01157-计算列表如下:截面KMMMK2A供(T s (MPa)卩z3 f (mmE0.82997181948161.385.14132.750.00650.199A0.875587167147251.39710.28150.690.012850.186B0.81622911310275391.3810.28150.100.012850.183C0.8259284037299651.32710.28163.330.012850.191D0.8106201631122511.3279.252138.460.011570.167根据计算，裂缝宽度满足要求第二部分、主梁的计算（取

15、一片梁进行计算）一、荷载与内力1、恒载（1）道碴、线路设备、人行道板、栏杆托架重 q1.76KN /m（2）主梁自重q2设宽段长度为4.25x2m，窄段长度为8m,截面在距支座4.25m （即L/4处）发生 突变（由50cm变为30cm）°则（长度L取为16.5m）在计算出q之后，相当于整个计算跨度16m上均布有大小为49.107KN/m的力，按简支梁进行处理。（两旁的0.25m可以近似忽略）支点处：L/8 处：L/4处（变截面处）：3L/8 处：L/2 处：计算结果列表如下：截面支点L/8L/4 （变截面处）3L/8L/2Q 恒 (kN)392.136294.102196.0689

16、8.0340（普通数：M恒(kN m)0.0686.2381176.4081470.51 1568.542.活载中活载） 冲击系6 61 1 2.0 （ ） =1 2.0 （ ） =1.26130+L30+16其中：=4 1-h < 2h=0.5m： -2h=0.5m为梁顶填土厚度，L为梁的计算跨度。此外，该粱由两片梁并成，因此每 一片梁还要乘以1/2。综上可得，活载作用下的内力计算公式为：-S影响线的面积；K-通过结构力学课本表11-1 （中-活载的换算荷载）可得到。支点处：L/8 处：1/4L处（变截面处）：3/8L 处：31/2L 处：计算结果列表如下：L/4处M L.C.截面支点

17、L/8L/4 （变截面处）3L/8L/2L/4 处 Q L.C. 1/4l(m)02468氏137.7143.3150.4159.8172.2137.7125.5123.8121.9119.4Q活 (kN)694.56553.40426.72314.86217.14M活 (kN m)01107.791873.342305.742409.01主拉应力验算:取 a = 75mm，贝U h0 = ha = 182.5cm Z = 0.92h0在 L/4 (变截面处)、3L/8、L/2 处 30cm在支点L/8处 b =50cm支点处：Q Q1086.70aJ10=1.29MPa ：( =180MPa

18、bZ0.92h0b 0.92 0.5 1.825pL/8 处：L/4处(变截面处)：3L/8 处：L/2 处：数据列表如下:截面支点L/8L/4 （变截面处）3L/8L/2a(cm)7.57.57.57.57.5b(cm)5050303030h0182.5182.5182.5182.5182.5控制Q1086.70847.50622.79412.89217.14(T Zl1.291.011.240.820.43三、跨中主筋设计:取 a = 7.5cm h。=190 - 7.5 = 182.5cmZ =0.920取HRB33520的钢筋，则单根钢筋的面积为：取 n = 44所以人二码 45 =3.14 44 =138.16（cm2）查规范 TB10002.3-2019 有：受拉区域的钢筋可以单根或两至三根成束布置，钢筋的净距不得小于钢筋的 直径（对带肋钢筋为计算直径），并不得小于30mm当钢筋（包括成束钢筋）层 数等于或多于三层时，其净距横向不得小于1.5倍的钢筋直径并不得小于45mm 竖向仍不得小于钢筋直径并不得小于 30mm （对于螺纹钢筋应考虑外侧螺纹带来 的影响，计算时采用外径进行处理，例如本设计中叮20的螺纹钢筋外径为22mm。 因此得到钢筋布置如下图：四、跨中截面应力验算：如下面简图设中性轴在翼缘板内，即x